Produktionsforschung für die Mobilitätsindustrie

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1 Produktionsforschung für die Mobilitätsindustrie Prof. Dr.-Ing. Gisela Lanza Mobilitec, Hannover 2013 wbk Institut für Produktionstechnik KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft

2 wbk Institut für Produktionstechnik Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Gegründet: 1. Oktober 2009 Studiengänge: 44 Studierende: Beschäftigte: (davon 364 Professoren) Gesamtbudget: 789 Mio. Ziele Positionierung als Institution international herausragender Forschung und Lehre in den Natur- und Ingenieurwissenschaften mit wissenschaftlicher Exzellenz und Weltspitzenniveau in Forschung Lehre Innovation wbk Institut für Produktionstechnik

3 wbk Institut für Produktionstechnik Standorte wbk am Fasanengarten Produktionssysteme Maschinen, Anlagen und Prozessautomatisierung wbk am Ehrenhof Fertigungs- und Werkstofftechnik wbk am Campus Nord GAMI - Global Advanced Manufacturing Institute Suzhou, China AMTC - Advanced Manufacturing Technology Center Shanghai, Jading Campus der Tongji Universität, China wbk, Fasanengarten, KIT wbk, Ehrenhof, KIT Gebäude 276, KIT Campus Nord AMTC, China GAMI, China wbk Institut für Produktionstechnik

4 wbk Institut für Produktionstechnik Forschungsportfolio Prof. Dr.-Ing. Jürgen Fleischer Prof. Dr.-Ing. Gisela Lanza Prof. Dr.-Ing. habil. Volker Schulze wbk Institut für Produktionstechnik

5 Forschungsunion Übersicht zentrales, innovationspolitisches Beratungsgremium der Bundesforschungsministerin Ziel: Umsetzung und Weiterentwicklung der Hightech- Strategie (HTS) 28 Vertreter aus Wirtschaft und Wissenschaft (Promotoren) fünf Bedarfsfelder der Hightech- Strategie: Klima / Energie Gesundheit /Ernährung Mobilität Sicherheit Kommunikation wbk Institut für Produktionstechnik

6 Agenda Herausforderungen der produzierenden Industrie Herangehensweise Forschungsbedarfe Weiteres Vorgehen wbk Institut für Produktionstechnik

7 Herausforderungen Spezifische Herausforderungen der Verkehrsträger Steigende Emissionsgrenzwerte Lokale Marktanforderungen Vielfalt und Volatilität Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen wachsendes Verkehrsaufkommen Emissionssteuer Neue Emissionsgrenzwertstufen Initiative Eco Rail Innovation (ERI) Neue Größen und Routen Schwerölpreise Transportleistung steigt IMO-2016 Elektromobilität Flexible Fabriken und Netzwerke Kooperationen und Allianzen Antriebstechnik synthetische Kraftstoffe Materialien Retrofit Energieeffizienz Oberleitungsloser Elektroantrieb Zertifizierung Lärmreduktion Dual-fuel- Motoren Abgasnachbehandlung Hybride Alle Mobilitätsfelder stehen vor Herausforderungen, Synergien in F&E gilt es zu nutzen wbk Institut für Produktionstechnik Bilder: Daimler, Deutsche Bahn, Lufthansa, HamburgSüd

8 Agenda Herausforderungen der produzierenden Industrie Herangehensweise Forschungsbedarfe Weiteres Vorgehen wbk Institut für Produktionstechnik

9 Herangehensweise Produktionsforschung im Bedarfsfeld Mobilität Ziele: Identifikation von Forschungsbedarfen in der Produktionstechnologie Priorisierung nach Synergien Austausch der Branchen Fertigungs- und Werkstofftechnologie Maschinen und Anlagen Produktionssysteme und -netzwerke wbk Institut für Produktionstechnik

10 Synergien Prozesskettenbetrachtung und Multi-Material-Bearbeitung Prozesskettenbetrachtung: Ziel: höhere Wirtschaftlichkeit über die gesamte Kette, schnellere Identifizierung der Optimierungspotenziale Aufgaben: Interdisziplinäres Verständnis, Simulationen, Kostentransparenz Bsp.: Blisktrommel, Turbolader Multi-Material-Bearbeitung: Ziel: Gewichtseinsparung, Energieeinsparung, Minimierung des Einsatzes von strategischen Werkstoffen Aufgaben: Füge- und Recyclingtechnologie, Materialmodelle Bsp.: Hybrider Leichtbau Bilder: Daimler, Rolls-Royce wbk Institut für Produktionstechnik

11 Synergien Handhabungstechnik und Maschinenkonzepte Handhabungstechnik: Ziel: Losgrößen-Skalierbarkeit bei stabiler Produktqualität und Verfügbarkeit Aufgaben: umgebungssensitive Greifer, hohes Invest, durchgängige IKT-Landschaft Bsp.: CFK-Handling Neue Maschinenkonzepte: Ziel: Wettbewerbsfähige Maschinen Aufgaben: Plattformsysteme für modulare Werkzeugmaschinen, Integration aufwendiger Prozesstechnik, Ressourceneffiziente Antriebe, Minimierung Hilfsstoffe Bsp.: Kryogene Zerspanung Bilder: Premium-Aerotec, MAG wbk Institut für Produktionstechnik

12 Synergien Atmende Fabriken und globale Netzwerke Atmende Fabriken: Ziel: Losgrößen-Skalierbarkeit bei stabiler Produktqualität und Verfügbarkeit, Produktflexibilität (Multi-Use) Aufgaben: antizipierende Steuerung, neuartige Layoutkonzepte, Betreibermodelle Bsp.: Elektrischer Antriebsstrang, Flugzeugendmontage Globale Netzwerke: Ziel: Shock-Robustheit und Wandlungsfähigkeit Aufgaben: Unternehmensübergreifende Planungs-, Steuerungs- sowie QM-Systeme, Echtzeitkommunikation, durchgängige IKT-Landschaft, lokale Produktanpassung Bsp.: Airbus Konzernverbund Bilder: Airbus S.A.S., Porsche wbk Institut für Produktionstechnik

13 Agenda Herausforderungen der produzierenden Industrie Herangehensweise Forschungsbedarfe Weiteres Vorgehen wbk Institut für Produktionstechnik

14 Forschungsbedarfe Fertigungs- und Werkstofftechnologie Maschinen und Anlagen Ressourceneffiziente Prozesse Hybridwerkstoffe Prozesskettensicht & durchgängige Simulation Surface Engineering Generative Verfahren Prozessintegration / Komplettbearbeitung Baukastenprinzipien Plug & Work Skalierbare, flexible Automatisierung Serienreif. Leichtbau Verständnis der globalen Produktion Skalierbarkeit Technologie- Flexibilität Shock-Resilienz Betreibermodelle Quelle: KIT, MTU Aero wbk Institut für Produktionstechnik 14

15 Forschungsbedarfe Maschinen- und Anlagenbau Maschinen und Anlagen Prozessintegration / Komplettbearbeitung Baukastenprinzipien Plug & Work Skalierbare, flexible Automatisierung Serienreif. Leichtbau Effiziente Maschinen Prozessintegration / Komplettbearbeitung Baukastenprinzipien Plug & Work Skalierbare, flexible Automatisierung Serienreif. Leichtbau Verständnis der globalen Produktion Skalierbarkeit Technologie- Flexibilität Shock-Resilienz Betreibermodelle Quelle: KIT, Dürr, MAG wbk Institut für Produktionstechnik 15

16 Forschungsbedarfe Produktionssysteme und -netzwerke Maschinen und Anlagen Globale Produktion Urbane Produktion Shock-Resilienz Skalierbarkeit Technologieflexibilität Produkt-Services Neue Geschäftsmodelle Prozessintegration / Komplettbearbeitung Baukastenprinzipien Plug & Work Skalierbare, flexible Automatisierung Serienreif. Leichtbau Verständnis der globalen Produktion Skalierbarkeit Technologie- Flexibilität Shock-Resilienz Betreibermodelle Quelle: Dürr, Arburg, Porsche, BMW wbk Institut für Produktionstechnik

17 Agenda Herausforderungen der produzierenden Industrie Herangehensweise Forschungsbedarfe Weiteres Vorgehen wbk Institut für Produktionstechnik

18 Rahmenbedingungen Politik und Gesellschaft Ressortübergreifende Zusammenarbeit Staat als Nachfrager und Referenzkunde innovativer Lösungen Anstreben internationaler Standards, Zulassungs-/ Zertifizierungsverfahren Fachkräftesicherung, Intensivierung frühkindliche Bildung und MINT (steuerliche) F&E-Förderung industrielle Gemeinschaftsforschung und systemorientierte Verbundprojekte mit Konsortien entlang der Wertschöpfungskette Finanzierungsmodelle für Pilotphasen Begeisterung für Innovationen Realistische Botschaften wbk Institut für Produktionstechnik

19 Kontakt Karlsruher Institut für Technologie (KIT) wbk Institut für Produktionstechnik Prof. Dr.-Ing. Gisela Lanza Institutsleitung Produktionssysteme, wbk, KIT Kaiserstraße 12, Gebäude Karlsruhe Tel.:+49 (721) Fax:+49 (721) wbk Institut für Produktionstechnik